采用数值风洞模型对热电厂烟塔合一大气污染扩散的研究

随着城市的快速建设,城市建筑的高度和体量不断增加,同时大气污染源的排放方式和排放状态也与从前发生了很大的变化,特别是热电厂采用烟塔合一排放方式的出现,对常规应用的稳态远距离以统计学为基础理论的高斯大气预测方法提出了挑战。目前国内外广泛使用的大气污染物预测模式——德国模式在烟塔合一排放方式的预测上存在着许多关键性问题,如大风下洗条件下,冷却塔附近空腔区的大小和范围、空腔区污染物最高地面浓度等无法给出准确的预测结果。为准确预测烟塔合一排放方式的大气污染物扩散情况,采用一种新的大气污染物扩散的预测模式——数值风洞模型进行模拟预测研究,预测结果表明,在烟塔合一排放方式下,大气污染物最高地面浓度随风速增加而增加,同时在冷却塔下风向存在负压区,污染物在该区域高浓度聚集。且在夏季6.0m/s风速下,冷却塔下风向最高地面浓度出现峰值,属于最不利的气象条件。数值风洞模型可利用图形化手段实现对空腔区产生、变化、破碎至再生成的全过程描述,从而建立了一种大气污染预测的重要手段。

数值风洞与物理风洞对烟塔合一排烟的比较研究

热电厂"烟塔合一"排烟技术因其初期投资和运行维护费用少,排烟效果好、SO2落地浓度低等优势,特别是在机场附近的净空限高和对景观环境有特殊要求的地区具有广阔的发展空间。目前国内外广泛使用的大气污染物预测模型——德国模式在烟塔合一排烟方式的预测上尚存在许多问题,如大风下洗条件下,冷却塔附近空腔区的大小和范围、空腔区污染物最大地面浓度等难以给出准确的预测结果。为准确预测烟塔合一排烟方式的大气污染物扩散情况,一种新的大气污染物扩散预测模式——数值风洞模型以及物理风洞实验被用于模拟烟塔合一的环境影响,分析数值风洞模式和物理风洞实验在大气环境预测领域应用的适用性和优缺点。2个预测方法的结果表明:在烟塔合一排烟方式下,大气污染物最大落地浓度随风速增加而增加同时在冷却塔下风向存在负压区,污染物在该区域高浓度聚集。对2种方法进行比较,物理风洞实验由于受到物质和气象等条件的限制,无法得到精确的预测结果以及无法直观地描述空腔区的产生和变化规律。而数值风洞模拟具有更大的自由度和灵活性,预测出在夏季6 m/s风速下,冷却塔下风向最大落地浓度出现峰值,属于最不利的气象条件。同时该方法可利用图形化手段实现对空腔区产生、变化、破碎至再生成的全过程描述,从而建立了一种大气污染预测的重要手段。

燃煤发电厂烟塔合一环境影响之一——烟气抬升高度的对比计算

介绍了德国导则规范的计算冷却塔排放烟气抬升高度的S P模式。利用S P模式做不同大气稳定度条件下不同环境风速的烟气抬升对比计算;确定了同等条件下不同烟气排放速度对烟气抬升高度的影响。作为对比,计算了同样烟气排放量情况下通过烟囱排放烟气的抬升高度。计算结果表明,在弱风状况下从冷却塔排放的烟气由于热力作用其抬升高度比从烟囱排放显著提高。个例计算结果表明,在极不稳定状况下,当风速大于4 5m s时,冷却塔排放烟气抬升高度低于烟囱排放烟气。

钢筋混凝土排烟冷却塔的腐蚀防护设计

"烟塔合一"技术使得热电厂排烟冷却塔内部环境的腐蚀性大大增强,从而给塔壁混凝土的耐久性性能带来了严峻挑战。针对排烟冷却塔内部特殊的腐蚀性环境条件进行了腐蚀防护设计,配制了单掺粉煤灰、复掺粉煤灰和硅灰、复掺粉煤灰、硅灰和丁苯胶乳以及对比普通混凝土等四种混凝土,并选择了三种成膜型有机防腐涂层。接下来对四类混凝土试件的早期收缩、开裂、强度、弹性模量等物理、力学性能以及有防腐涂层、无防腐涂层试件的碳化、氯离子侵蚀、硫酸盐腐蚀和酸液腐蚀等耐久性性能进行了试验研究。研究结果表明:复掺粉煤灰和硅灰的混凝土其物理、力学性能和综合耐久性性能在所配制的四种混凝土中最优,但是单凭混凝土材料自身仍不能满足烟塔内部严酷的侵蚀性环境条件要求,而在防腐涂层的辅助帮助下可以保障排烟冷却塔的使用寿命。

燃煤发电厂烟塔合一环境影响之二——华能北京热电厂烟塔合一设计环境影响估算

介绍了德国导则规范的污染物扩散模式。该模式为依照德国2002年空气清洁法研制的拉格朗日模式。利用该模式计算了华能北京热电厂烟塔合一设计通过120m冷却塔排放的烟气对地面造成的附加质量浓度。作为对比计算了与120m冷却塔排放量相同情况下通过240m烟囱排放的烟气对地面造成的附加质量浓度。计算结果表明,通过120m冷却塔排放烟气对地面造成的SO2和PM10附加年均质量浓度和日最大质量浓度总体小于通过240m烟囱排放对地面造成的结果。

利用冷却塔排放脱硫湿烟气技术的应用

介绍了利用冷却塔内热湿空气巨大的热动量对火电机组烟气湿法脱硫后的湿烟气进行抬升排放的烟塔合一技术,并通过工程实例详述了采用此项技术的冷却塔设计原则。

“烟塔合一”排烟冷却塔混凝土的耐久性研究

"烟塔合一"排烟冷却塔混凝土内壁上的冷凝溶液含有大量的SO_4^(2-),NO_3^-,H^+,会对混凝土产生侵蚀作用.采用室内试验,对比研究了实际运行温度下普通混凝土(NC30)、高性能混凝土(HPC30,HPC50)及超高性能混凝土(UHPC)在冷凝溶液浸泡作用下的耐久性.结果表明:在冷凝溶液中浸泡95d时,NC30的质量损失率最大达到7.6%,UHPC的质量损失率仅为1.3%,而HPC30,HPC50的质量损失率分别为4.4%,4.0%.经过冷凝溶液浸泡后,NC30,HPC30和HPC50的抗压强度随浸泡时间的增加呈现先增大后减小的趋势,浸泡95d时分别减小了40.3%,31.9%和19.8%,而UHPC经过冷凝溶液浸泡后的抗压强度呈持续下降趋势,但是其损失率仅为9.4%.

烟塔合一技术特点和工程数据

剖析了德国烟塔合一技术特点和工程数据。烟塔合一技术可以提高能源效率,简化烟气系统设计,减少烟囱和GGH换热器,可以合并锅炉引风机和脱硫增压风机,降低电厂建设费用,有利于降低发电成本。更为重要的是,烟塔合一技术可提高脱硫后净烟气的抬升高度,有利于降低污染。

湿法脱硫烟气通过自然通风冷却塔排放技术的探讨

湿法脱硫后的烟气通过自然通风冷却塔排放的技术在我国逐步得到关注。讨论该技术对电厂经济性和安全性带来的影响 ,提出其在工程应用上应该考虑的问题 。

烟塔合一排烟方式中下洗过程的浓度分布

利用德国AUSTAL2000模型系统中的下洗模块和采用烟塔合一排烟方式的某热电厂源强资料,对各种条件下的下洗过程中的各污染物浓度进行模拟计算。结果表明:对于烟塔合一排烟方式,选取不同的风速及不同的冷却塔几何参数,模拟得到的下洗过程中的空中及地面浓度差别较大。对于本案例中的110 m高的冷却塔,随着环境风速的逐渐增大,下洗过程产生的高空和地面浓度最大值均逐渐减小;而且高空最大浓度值的位置离地面的高度逐渐降低,离冷却塔的水平距离逐渐减小。当冷却塔的高度增加到130 m,而其他参数不变时,则高空和地面的浓度变化规律没有变;但随着冷却塔高度的增加,高空和地面浓度最大值均呈减小趋势。当冷却塔出口内径由50 m增加到60 m而其他参数不变时,随着环境风速的增大高空和地面的浓度变化规律没有变;但高空和地面浓度最大值的位置与冷却塔的水平距离均有所增加。

湿法脱硫系统优化分析

分析了运用烟塔合一等技术对现有湿法脱硫系统简化的可行性。在湿法脱硫系统中,利用冷却塔排烟气代替烟囱排烟,取消烟囱和GGH换热器,将增压风机和引风机合二为一,可提高能源的利用效率,减少设备的投资,降低系统运行及维护费用。

“烟塔合一”技术采用烟气余热换热器的节能效果分析

"烟塔合一"技术,即取消火电厂中的烟囱,将锅炉经除尘脱硫后排出的烟气,经自然通风冷却塔排放到大气中。用等效热降的方法分析了"烟塔合一"技术增设烟气余热换热器的节能效果,并以660 MW机组为例,进行了几种方案比较。定量计算结果得出的结论对指导发电厂采用"烟塔合一"技术烟气余热换热器的设计具有重要的意义。

应用S/P模式评估自然通风冷却塔排放脱硫后烟气对大气环境的影响

应用德国烟气通过冷却塔排放的扩散模式——VDI 3784标准的S/P模式和烟气抬升后空气污染物扩散的计算模型VDI 3782、环境气象学大气扩散模式(颗粒物)VDI 3945,对自然通风冷却塔排放脱硫后烟气对大气环境影响的评估方式、基本参数、冷却塔烟羽的抬升、气象数据和计算进行了简要分析。分析表明,弱风条件下冷却塔排放比烟囱排放要好;大风条件下情况相反,但总的情况适合污染物排放。并以某电厂为例,计算了抬升高度和扩散后的落地质量浓度,同时和烟囱扩散效果进行了对比,表明这个模式是可行的,污染物的落地质量浓度小于环境质量空气标准的1%,在大多数气象条件下,烟塔的排放要优于烟囱排放。

燃煤电厂“烟塔合一”技术在环评技术评估中存在的问题与建议

介绍了国内外燃煤电厂"烟塔合一"技术的应用现状,阐述了我国已评估"烟塔合一"燃煤电厂的特点,重点对我国采用此技术的项目环评技术评估情况进行了分析,并针对评估中存在的预测结果不确定及复核困难、环境影响认识不统一等问题提出了相关建议。

火电厂“烟塔合一”技术及其应用

介绍了烟塔合一技术的原理及其在我国所面临的技术问题。烟塔合一技术取消了传统的火电厂烟囱,省去了烟气再热器(GGH),使整个系统得到简化。将净烟气通过冷却塔排向大气,不仅可以降低电厂的建设费用,而且还可以提高电厂效率,降低污染。

探讨“烟塔合一”技术在环评中大气环境的防护距离

归纳"烟塔合一"项目评估的共性要求,在分析德国模式不能充分反映特定条件下对近距离保护目标影响的基础上,阐明了环境防护距离设置的必要性,并就目前所采取环境防护距离计算方法及部分项目风洞试验结果进行解析,提出相关建议。

“烟塔合一”技术的应用现状及有关问题的探讨

介绍了国内外燃煤电厂"烟塔合一"技术的应用现状,阐述了"烟塔合一"的工艺流程及技术特点,重点进行了"烟塔合一"排烟方案与常规的烟囱排烟方案对环境影响的对比分析,并针对燃煤电厂"烟塔合一"技术在环评过程中存在的问题进行探讨。

湿法脱硫系统装置优化分析

基于现有湿法脱硫工艺,通过对烟塔合一技术的应用分析,对湿法脱硫系统进行简化。取消旋转式气气换热器GGH,将增压风机和引风机合二为一,利用冷却塔排烟代替烟囱排烟,以提高能源利用效率,减少设备投资、降低系统运行和维护费用。这为脱硫系统改进和降低脱硫成本提供了参考。

热电厂烟塔合一排烟对住宅小区环境影响研究

使用计算流体力学软件Fluent建立数值风洞模型,开展针对热电厂排烟冷却塔排放的污染物对周边住宅小区影响的研究。结果表明,数值风洞模型能较好地模拟排烟冷却塔下风向速度流场、湍流强度场及污染物扩散规律。受排烟冷却塔塔体的影响,排烟冷却塔的下风向存在湍流运动剧烈的区域,该区域会导致排烟冷却塔排放的烟气发生下洗现象。风速越高时,电厂排烟冷却塔排放烟气发生的下洗现象就越明显,同时小区内污染物浓度也随着环境风速的增加而增加。

热电厂排烟冷却塔塔型对烟气扩散影响研究

以国内现有典型的12座热电厂"烟塔合一"排烟冷却塔为研究对象,采用数值风洞模型的方法,对冷却塔下风向流场及湍流强度场进行预测,并比较不同冷却塔的塔型对其空腔区的大小和范围的影响。研究结果显示,利用数值风洞模型可以实现对空腔区产生、变化、破碎至再生成的全过程描述。冷却塔排放的烟气受下风向负压区域影响,会产生引起烟气下洗现象。冷却塔下风向空腔区范围与冷却塔塔型密切相关,细长型冷却塔空腔区相对范围小于粗短型冷却塔。